專利名稱：將一流體流分成多個(gè)分流的流體分配單元的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種將一流體流分成多個(gè)分流的流體分配單元，它包括至少一個(gè)用于輸入的流體的流體進(jìn)口、多個(gè)用于分流的流體出口、以及多個(gè)連接流體進(jìn)口與流體出口的通道。此外本發(fā)明還涉及一種用于獨(dú)立分配兩種或多種不同流體的流體分配裝置。
背景技術(shù)：
這種流體分配裝置的一種實(shí)際應(yīng)用情況是作為供給裝置，用于供給用于CVD(Chemical vapor deposition)鍍層設(shè)備，亦即通過化學(xué)氣相沉積鍍層的設(shè)備的氣流。在CVD鍍層設(shè)備中，通常要鍍敷的材料以化合物的形式供入，它稱為前體化合物或產(chǎn)物母體。產(chǎn)物母體作為母體氣體必要時(shí)與一種氣體載體一起供給CVD鍍層設(shè)備，在那里它與一種單獨(dú)供給的反應(yīng)氣體相遇、與之反應(yīng)、以及釋出要鍍敷在底物上的成分。
為了沿底物的整個(gè)表面以均勻一致的化學(xué)組成和均勻的厚度鍍敷期望的料層，要求盡可能均勻地供給母體氣體和有利地也均勻地供給氣體載體。在這里尤其應(yīng)使從氣體出口排出的各氣流的流速、流動剖面、流向和溫度盡可能相同。尤其對于按連續(xù)工藝的連續(xù)鍍層，必須在噴嘴內(nèi)調(diào)整為同樣的條件。
按一種例如由US-PS 5,624,498和US-PS 6,086,677已知的方法，母體氣流首先供入一較大的貯氣容器，例如一根大的管內(nèi)，再從那里通過噴嘴從不同的氣體出口排出。因此這種設(shè)計(jì)方案也稱為“氣體噴淋器”(shower head)。通過使用大的貯氣容器，應(yīng)在貯氣容器不同的出口處有盡可能均勻的靜壓，從而能在氣體出口排出均勻的彼此基本相同的氣流。
然而在這種供給裝置中存在的問題是，即使采用大的貯存容器仍會出現(xiàn)不同的動態(tài)和靜態(tài)壓力狀況，因?yàn)椴煌臍怏w出口離貯存容器氣體進(jìn)口的距離各不相同。所以設(shè)在貯存容器氣體進(jìn)口附近的氣體出口比距離遠(yuǎn)的那些氣體出口有更高的氣體排出速度。
不利的因素還有氣體在“氣體噴淋器”內(nèi)比較長的而且除此之外不同的和難以預(yù)言或計(jì)算的停留時(shí)間(滯留時(shí)間)。尤其是對易于分解的較敏感的有機(jī)化合物，它們會在此貯氣容器內(nèi)發(fā)生母體氣體成分不希望的分解和可能的沉積。使用這種供給裝置在氣體供給率不同時(shí)，較高的氣體供給率可導(dǎo)致沿不同的噴嘴不均勻的出口氣流剖面，以及在較低的氣體供給率并因而使產(chǎn)物母體在貯氣容器內(nèi)有更長的停留時(shí)間的情況下，會發(fā)生不希望的分解。此外，氣體在貯氣容器以及在噴嘴內(nèi)期望的調(diào)溫難以進(jìn)行。
還可以通過控制裝在相關(guān)氣體出口內(nèi)的各個(gè)噴嘴，調(diào)節(jié)從不同的氣體出口排出的氣流。在這里尤其可以將處于較高氣體壓力下的噴嘴設(shè)計(jì)有比處于較低氣體壓力的噴嘴內(nèi)小的流通截面。盡管由此可以達(dá)到在不同噴嘴處氣流出口速度一定程度的均勻化，然而這樣一種調(diào)整通常只可能用于某些氣體供給率、某些氣體出口速度和某些溫度。當(dāng)這些參數(shù)改變時(shí)，各噴嘴調(diào)整裝置必須進(jìn)行比較麻煩的調(diào)節(jié)。即使在所有噴嘴處的平均出口速度是相同的，從相關(guān)噴嘴排出的各氣流的流動剖面仍然有可能彼此不同。此外，氣體從氣體供入裝置到各噴嘴的停留時(shí)間也是不同的。
為了氣流的均勻化還可以采用擴(kuò)散器，它例如有一塊帶均勻的孔的金屬板。但在這種擴(kuò)散器中可能在氣流內(nèi)發(fā)生紊流、部分氣流有較長的停留時(shí)間、以及產(chǎn)生不希望的沉積或提前發(fā)生氣相反應(yīng)。例如在US-PS5,595,606中建議了一種類似的設(shè)計(jì)方案。在那里還用一些想出設(shè)置的加熱裝置進(jìn)行試驗(yàn)，以提供均勻的調(diào)溫并因而能更好地控制氣流。

發(fā)明內(nèi)容
相比之下，本發(fā)明的目的是建議一種比先有技術(shù)更好的流體分配單元。
另一個(gè)目的是創(chuàng)造一種也適用于獨(dú)立地分配多種流體的流體分配裝置，它的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)得盡可能簡單。
按本發(fā)明為達(dá)到第一個(gè)目的，令通道分別在分叉點(diǎn)對稱地分成下游通道；以及，每個(gè)從流體進(jìn)口到其中一個(gè)流體出口的連接有相同的通道和相同的分叉點(diǎn)。
第二個(gè)目的通過一種用于獨(dú)立分配兩種或多種不同流體的流體分配裝置達(dá)到，它有多個(gè)平面地上下層疊的按照上述類型的流體分配單元，其中，在流體分配單元中分別分配其中一種流體，以及另外一種或多種流體不分配地通過與之分開的通道導(dǎo)引。
從屬權(quán)利要求說明優(yōu)選的實(shí)施形式。
在這里，流體可以是液體或也可以是氣體或氣體混合物。因此，按本發(fā)明的流體分配單元或裝置不僅可用于供給一種或多種氣體(有或沒有氣體載體的母體氣體、反應(yīng)氣體)，而且也可用于分配完全另類性質(zhì)的氣體或氣體混合物或液體，它們例如應(yīng)盡可能均勻和精確和/或可預(yù)計(jì)地導(dǎo)入反應(yīng)室內(nèi)。
在已提及的CVD鍍層設(shè)備中采用本發(fā)明，尤其保證了在氣體出口處氣流相同的流出條件。在這里有利的是在氣體出口的氣流流出速度、流出方向和溫度相同。有利地這些條件既適用于母體氣流也適用于載體氣流。按本發(fā)明的流體分配單元在用作CVD鍍層設(shè)備的供給裝置時(shí)尤其還能比較經(jīng)濟(jì)地生產(chǎn)。例如為了高溫超導(dǎo)體還可在一種連續(xù)工藝方法使用敏感的產(chǎn)物母體，保證不導(dǎo)致不希望的沉積。
流體流在這里沿不同方向例如左和右導(dǎo)引的分叉點(diǎn)分成相關(guān)通道各下游通道的一些相同的分叉點(diǎn)，因?yàn)榱黧w動力學(xué)的流動狀況是相同的。通道可尤其T形分叉，流體流在其中按直角沿兩個(gè)彼此相反的方向進(jìn)一步導(dǎo)引。
本發(fā)明以下述思想為基礎(chǔ)，即，在沒有流體中間貯存的情況下，為每個(gè)從流體進(jìn)口到流體出口之一的分流將流體通道盡可能對稱地分叉，并由此創(chuàng)造均勻一致的條件。因此按本發(fā)明利用對稱的分叉點(diǎn)，它們總是導(dǎo)致相同的下游通道或子流道，這些子流道再相應(yīng)地對稱分叉成下游通道，直至足夠地分叉達(dá)到期望的流體出口數(shù)。因此從通道向下游通道的過渡過程中的壓力變化，在全部支線內(nèi)均勻地發(fā)生，從而使分流在相關(guān)通道內(nèi)或下游通道內(nèi)的停留時(shí)間同樣也是各自相同的。
通道和分叉點(diǎn)可優(yōu)選地設(shè)計(jì)在一個(gè)平面內(nèi)，所以通道、分叉點(diǎn)和下游通道構(gòu)成一平面結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)造成各分流蛇曲狀延伸。因此，通道、分叉點(diǎn)和下游通道可以在一塊板內(nèi)構(gòu)成，此板尤其可用一種有良好導(dǎo)熱率的材料制造，例如金屬鋁、銅、黃銅或鋼。由此，在金屬板適當(dāng)調(diào)溫時(shí)，保證在各通道、分叉點(diǎn)和噴嘴處有均勻的溫度。
通道可例如設(shè)計(jì)為在金屬板內(nèi)的槽，除流體進(jìn)口和流體出口外，它們被一相鄰板覆蓋和密封。因此可以比較經(jīng)濟(jì)地生產(chǎn)，此外無需例如將各金屬管互相焊接在相同的部位。
在用于獨(dú)立地導(dǎo)引和獨(dú)立地分配多種流體，例如一種包括或不包括氣體載體的母體氣體和一種反應(yīng)氣體的流體分配裝置中，可分別使用一塊金屬板用于分配第一種流體，以及另一塊金屬板用于分配另一種流體，其中至少一塊板的通道被另一塊板覆蓋。此外，設(shè)計(jì)為板的第二個(gè)流體分配單元的通道可通過隨后裝上的調(diào)溫器覆蓋，在此調(diào)溫器內(nèi)設(shè)計(jì)用于調(diào)溫的調(diào)溫通道。
由此按本發(fā)明用于多種不同流體的例如用于CVD鍍層設(shè)備的流體分配裝置可以實(shí)現(xiàn)一種緊湊的結(jié)構(gòu)，在CVD鍍層設(shè)備中除反應(yīng)氣體外僅使用一種母體氣體或使用一種母體氣體和一種氣體載體。
在將通道每次分叉成兩個(gè)相同通道的結(jié)構(gòu)時(shí)，有利地將流體分配單元設(shè)計(jì)成有數(shù)量為二的冪的流體出口，例如有8、16或32個(gè)流體出口。
采用按本發(fā)明的流體分配單元可以順利地實(shí)現(xiàn)不同的流體供給率并因而流體排出率，因?yàn)橛纱酥皇窍鄳?yīng)地提高在通道或下游通道內(nèi)流體流的速度，不會在不同供給率時(shí)導(dǎo)致如在有傳統(tǒng)的貯氣容器時(shí)出現(xiàn)的不希望的那些流動效應(yīng)。因?yàn)榱黧w流連續(xù)地通過通道和各下游通道流動，所以還可避免分解和沉積。
優(yōu)選地，沿各通道的壓力梯度幾乎是常數(shù)，或在分叉點(diǎn)之間的流動阻力幾乎相同。因此不存在局部大的流動阻力，否則會在流體分配單元的一個(gè)局部區(qū)內(nèi)造成比較大的壓降。以此方式有助于在流體分配單元中流體具有最短停留時(shí)間的情況下實(shí)現(xiàn)均勻的分配。
采用按本發(fā)明的流體分配單元或用于多種流體的流體分配裝置，可成功創(chuàng)造一種分配設(shè)備，它可保證實(shí)現(xiàn)一種優(yōu)選地包括可逐個(gè)更換的板的模塊化結(jié)構(gòu)。
在這里尤其還可保證實(shí)現(xiàn)一種按連續(xù)的工藝方法的連續(xù)CVD鍍層，其中例如也可為例如YBaCuO高溫超導(dǎo)體使用敏感的產(chǎn)物母體。
按一種特別優(yōu)選的實(shí)施形式，不同流體的流體出口優(yōu)選地沿一直線交替地并列布置。因此例如在鍍層時(shí)，可以在一個(gè)簡單的連續(xù)技術(shù)過程中制成多個(gè)鍍層。例如可以用兩塊母體氣體板連續(xù)生產(chǎn)由兩種材料成分組成的多鍍層系統(tǒng)。
在某些情況下應(yīng)有意義的是，為分配一種流體也使用多個(gè)互相串聯(lián)的流體分配單元，也就是優(yōu)選地使用通過恰當(dāng)組合的多塊板。


下面借助一些例子的附圖詳細(xì)說明本發(fā)明。其中圖1按本發(fā)明的流體分配裝置一種實(shí)施形式的俯視圖，其中分解為三個(gè)構(gòu)件表示，亦即圖1a用于第一種流體的按本發(fā)明的第一流體分配單元；圖1b用于第二種流體的按本發(fā)明的第二流體分配單元；圖1c調(diào)溫器；圖2上下疊置的，亦即不分解地表示的圖1所示實(shí)施形式；圖3通過圖1和2所示實(shí)施形式的縱剖面；圖4按本發(fā)明另一種實(shí)施形式的有兩個(gè)構(gòu)件的流體分配裝置，亦即圖4a用于第一種流體的按本發(fā)明另一種第一流體分配單元；圖4b用于第二種流體的按本發(fā)明另一種第二流體分配單元；圖5按本發(fā)明的流體分配單元另一種實(shí)施形式俯視圖；圖6通過圖1和3所示流體分配裝置的局部剖面；以及圖7平行于圖紙平面在一個(gè)流體出口區(qū)通過圖1b所示流體分配單元的剖面局部放大圖。
具體實(shí)施例方式
按圖1的本發(fā)明的流體分配裝置包括用于分配第一種流體的第一流體分配單元10，用于分配第二種流體的第二流體分配單元20和用于供給冷卻或加熱介質(zhì)的調(diào)溫器30。所有三個(gè)構(gòu)件大體為板狀并分別可在圖1a、1b和1c中逐個(gè)看到。在這里作為實(shí)際的例子和也是經(jīng)過考驗(yàn)的實(shí)施形式，選擇一種用于CVD鍍層設(shè)備的供給裝置，但它不限于這些使用可能性。不過在下面先針對流體分配裝置在這種鍍層設(shè)備中的使用來說明。
在CVD鍍層設(shè)備中將兩種氣體彼此獨(dú)立地導(dǎo)入反應(yīng)室或鍍層室內(nèi)。其中之一是一種由產(chǎn)物母體化合物(所謂產(chǎn)物母體-Precursor)與載體化合物組成的氣體混合物，其中載體化合物是反應(yīng)比較緩慢的或甚至是惰性的。另一種氣體是反應(yīng)氣體。若產(chǎn)物母體與反應(yīng)氣體(過程氣體)彼此相遇，則它們發(fā)生反應(yīng)并在母體氣體內(nèi)釋放出一種化合物，它然后被直接用于底物的鍍層，而所有其余的反應(yīng)產(chǎn)物和其他成分均被排出。
在這里，產(chǎn)物母體往往是一種氫化合物(例如硅烷)或例如在陶瓷材料如高溫超導(dǎo)體的情況下是一種有機(jī)化合物鋇-鍶-鈦酸鹽或鍶-鉍-鉭酸鹽。母體氣體在氣流中導(dǎo)向已加熱的要鍍層的底物。當(dāng)與例如已加熱到800℃的底物相遇時(shí)，產(chǎn)物母體的化學(xué)連結(jié)衰變，從而在底物上沉積期望的物質(zhì)，例如硅或釔-釩-銅。為了生產(chǎn)一種陶瓷超導(dǎo)體，可例如調(diào)整在鍍層室內(nèi)有恰當(dāng)?shù)难醴謮毫?，從而將?鋇-氧化銅用期望的化學(xué)計(jì)量法調(diào)整為期望的鈣鈦礦結(jié)構(gòu)(Perowskitstruktur)。為了獲得恰當(dāng)?shù)臍饬?，可補(bǔ)充地在氣體混合物內(nèi)共同導(dǎo)引一種氣體載體或沖洗氣體，它例如可含有氧作為(今后的)反應(yīng)成分，或僅僅含一種氣體，這種氣體不參與為生成期望的鍍層所進(jìn)行的化學(xué)反應(yīng)。這種氣體混合物意味著第一種流體，它可借助按本發(fā)明的流體分配單元分配。
如已提及的那樣可有一些實(shí)施形式，其中只應(yīng)分配一種流體并因而只使用一個(gè)流體分配單元。這例如是這種情況，即，為了產(chǎn)物母體所要求的反應(yīng)僅僅與800℃高溫的底物相遇就足夠了。但是在很多情況下要使用另一種反應(yīng)氣體，它與產(chǎn)物母體直接在底物上進(jìn)行所期望的反應(yīng)前不允許接觸，并因而應(yīng)獨(dú)立地盡可能均勻地分配，以及應(yīng)在直接與產(chǎn)物母體(現(xiàn)在則是第一種流體)接近時(shí)釋放。這種反應(yīng)氣體或過程氣體也可以是一種氣體混合物或一種液體，以及現(xiàn)在作為第二種流體。還可設(shè)想但實(shí)際上很少使用的第三種反應(yīng)伙伴，它則作為第三種流體進(jìn)行類似的分配(圖中未表示)。
圖1a中的第一流體分配單元10用金屬制造，例如鋁、銅、黃銅或鋼。它是板狀的并有一上側(cè)11和一下側(cè)12。在流體分配單元10的上側(cè)11或下側(cè)12，不同的通道15和分叉點(diǎn)16設(shè)計(jì)為槽。這些槽可以事后銑出或在制造時(shí)已構(gòu)成。
下面從圖示的結(jié)構(gòu)被設(shè)計(jì)在上側(cè)11出發(fā)，它又被另一個(gè)板狀結(jié)構(gòu)以這樣的方式覆蓋，即，僅將流體供給裝置留空并可從外部與之連接。與之不同，通道和分叉點(diǎn)也可以設(shè)計(jì)在板狀流體分配單元10的下側(cè)12上，以及通過第二流體分配單元20覆蓋。
第一通道15a在流體分配單元10沿縱向的一個(gè)縱向中央位置延伸。在其始端是一個(gè)例如設(shè)計(jì)為通孔的流體進(jìn)口13，當(dāng)供給流體時(shí)，亦即在本例中供給產(chǎn)物母體時(shí)，從第一流體分配單元10的上側(cè)11進(jìn)行。
第一通道15a終止在圖1a中表示在下方的第一分叉點(diǎn)16a中，它設(shè)計(jì)為T形并按直角導(dǎo)引出兩個(gè)第二通道15b。這兩個(gè)第二通道15b分別經(jīng)一直角彎曲后各導(dǎo)向一個(gè)第二T形分叉點(diǎn)16b，它們再次轉(zhuǎn)變成各兩個(gè)因此總共四個(gè)第三通道15c。第三通道15c分別經(jīng)一直角彎曲后通過T形、直角的第三分叉點(diǎn)16c通向第四通道15d，它們相應(yīng)地仍分別經(jīng)一直角彎曲后通過T形、直角的第四分叉點(diǎn)16d導(dǎo)引為第五通道15e。第五通道15e經(jīng)一短的分段分別終止在流體出口14處。
在這里，流體出口14處于一條直線上，此直線有利地構(gòu)成第一流體分配單元10的縱軸線，如圖1a中所示。由圖1a可見，兩個(gè)第一通道15a是相同的，這就是說它們彼此相對于橫軸線A2鏡面對映。第三通道15c和第四通道15d彼此也是相同的，亦即對稱地相同。第五通道15e同樣彼此相同，以及只是沿不同的方向延伸。由此造成一種對稱的有利地圍繞第一流量分配單元10橫軸線鏡面對映的通道系統(tǒng)，其中，每一個(gè)從流體進(jìn)口13到其中一個(gè)流體出口14的連接都有相同的通道15以及各自總是相同的下游通道，亦即至多是彼此鏡面對映的。在每個(gè)分段中存在的分叉點(diǎn)16也是一樣的，也就是說，它們的差別僅在于流動偏轉(zhuǎn)的方向。但在圖1a所示的俯視圖中，在每個(gè)分叉點(diǎn)16，無論對于在T形分叉點(diǎn)16向左分叉的流體分流還是對于相應(yīng)地向右分出的支線的流體分流，均保證相同的流動條件。在這里，在設(shè)計(jì)各通道15中的彎曲時(shí)，有利地將轉(zhuǎn)彎處到T形分叉點(diǎn)16的距離總是設(shè)計(jì)得足夠長，從而基于足夠小的通道截面，到達(dá)分叉點(diǎn)16時(shí)是一種均勻的流動，在此過程中不因前面的轉(zhuǎn)彎而造成紊流。
所形成的從流體進(jìn)口13到各流體出口14的連接與實(shí)際距離相比較長，以保證各連接有統(tǒng)一的長度和統(tǒng)一的幾何結(jié)構(gòu)。但按本發(fā)明只得接受這種流體流輸送途徑的增長，為的是在每個(gè)連接中達(dá)到均勻一致的條件。通過流體分配單元10、20(如在圖1a、1b中所表示的那樣)在一金屬板內(nèi)設(shè)計(jì)有通道15，對于這種比較長的途徑還可以保證實(shí)現(xiàn)良好的調(diào)溫并因而保證調(diào)整為均勻的溫度。通過按本發(fā)明設(shè)計(jì)為一個(gè)連續(xù)的通道系統(tǒng)，在這里在相應(yīng)地調(diào)溫的情況下保證連續(xù)的流體流，從而可不同于在先有技術(shù)的中間貯存容器中那樣，基本上避免了在通道壁上的沉積。
由此獲得一種蛇曲狀相互連接的結(jié)構(gòu)，其中，基于四個(gè)分叉點(diǎn)，可向24個(gè)，亦即16個(gè)流體出口14均勻一致地供應(yīng)第一種流體，亦即例如一種母體氣體或一種氣體混合氣。按圖1a，流體出口14沿縱軸線A1均勻地隔開間距。
由圖1b可見，在第二流體分配單元20內(nèi)的通道相應(yīng)地設(shè)計(jì)。第二種流體(在本例中為反應(yīng)氣體或過程氣體)的供給通過一個(gè)在第一流體分配單元10中的一個(gè)通達(dá)第二流體分配單元20中的流體進(jìn)口23的通道17進(jìn)行。然后，通道25設(shè)有一些去流體出口24的分叉點(diǎn)26。第一通道25a經(jīng)兩次直角彎曲后相應(yīng)于上面已說明的圖1a的結(jié)構(gòu)導(dǎo)向第一分叉點(diǎn)26a。與流體出口24的各個(gè)連接仍通過第二通道25b、第二T形分叉點(diǎn)26b、第三通道25c，第三T形分叉點(diǎn)26c，第四通道25d，第四T形分叉點(diǎn)26d以及第五通道25e進(jìn)行。
后面還會結(jié)合圖5提供流體出口24并因而還有兩種流體會聚的詳圖和說明。
圖1c表示在第二流體分配單元20下方的一個(gè)同樣板狀的調(diào)溫器30，它有上側(cè)31和下側(cè)32，在調(diào)溫器內(nèi)設(shè)計(jì)有用于調(diào)溫介質(zhì)，亦即冷卻和/或加熱介質(zhì)的調(diào)溫通道35，調(diào)溫介質(zhì)例如是一種氣體或一種液體，如水或油。有利地，調(diào)溫介質(zhì)向兩個(gè)調(diào)溫通道35的供給對稱地進(jìn)行，也就是如圖1c所示，通過在外部的供給裝置供入調(diào)溫通道進(jìn)口33，以及調(diào)溫介質(zhì)的排出通過在里面的處于調(diào)溫通道進(jìn)口33之間的調(diào)溫通道出口34進(jìn)行，或反之。
第二流體分配單元20的通道25和分叉點(diǎn)26通過圖中未表示的第一流體分配單元10的下側(cè)12覆蓋。如果與之不同將通道設(shè)計(jì)在下側(cè)12上，則第一流體分配單元10的通道通過第二流體分配單元20覆蓋，而第二流體分配單元20的通道通過調(diào)溫器30覆蓋，在這種情況下設(shè)另一個(gè)用于調(diào)溫器30的調(diào)溫通道35的蓋。
圖2表示上下疊置后在俯視圖中看不同通道15、25、35的走向和彼此的相對關(guān)系?？梢郧宄乜闯龌旧现丿B的結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)大大簡化了不同的流體分配單元10、20的模塊式構(gòu)型。
流體分配單元10和20的板以及調(diào)溫器30按圖3通過螺釘連接，螺釘穿過這些板中對齊的連接孔18、28和38。為了定心可在定心孔19、29、39內(nèi)置入定心銷。
調(diào)溫器30的下側(cè)32可設(shè)一鍍層，例如銀層，用于隔離或反射輻射線。
由此可實(shí)現(xiàn)一種包括一些設(shè)計(jì)比較簡單的金屬板的模塊式結(jié)構(gòu)，其中，各通道15、25、35的密封通過另一些模塊單元進(jìn)行。
按圖4所示的另一種實(shí)施形式，在第一流體分配單元10(圖4a)中只設(shè)計(jì)第一、第二和第三分叉點(diǎn)15a、15b和15c，所以僅有用于第一流體的23個(gè)，亦即8個(gè)流體出口14與流體進(jìn)口13連接。
這同樣適用于第二流體分配單元20(圖4b)。在這里也只設(shè)計(jì)第一、第二和第三分叉點(diǎn)25a、25b和25c，所以僅有用于第二流體的23個(gè)，亦即8個(gè)流體出口24與流體進(jìn)口23連接。
在圖4a中還示意表示了一種獨(dú)立的和不隨同分配的用于另一種流體的通道，例如另一種產(chǎn)物母體，它從上方供入和向下排出。按圖4b還在加工段的始端或末端設(shè)另一個(gè)流體出口24z，它通過一單獨(dú)的通道25z與一獨(dú)立的流體進(jìn)口23z連接。這表示一種從第一流體分配單元20的通道14z通過的同軸氣體供給裝置。通過這些附加的部分14z、23z、24z、25z，可在CVD設(shè)備中在一條位于其下方的連續(xù)牽引的帶上沉積第二種鍍層材料。
按圖4b的第二流體分配單元20的流體出口24有一環(huán)形的外部區(qū)24a，用于構(gòu)成第二種流體的流動，此外部區(qū)圍繞一內(nèi)部區(qū)24b，第一種流體的通道27穿過此內(nèi)部區(qū)。
因此，通道27穿過第二流體分配單元20，它裝入流體出口24的內(nèi)部區(qū)24b并排出第一種流體，第一種流體從第一流體分配單元10排入流體出口14，然后直接通過此通道27引入第二流體分配單元20。外部區(qū)24a用于排出第二種流體，例如反應(yīng)氣體，它在這之前與第一種流體例如母體氣體一直是分開導(dǎo)引的?，F(xiàn)在構(gòu)成了由兩種流體組成的對準(zhǔn)底物的定向氣流，在底物運(yùn)動時(shí)此氣流現(xiàn)在能實(shí)施期望的反應(yīng)并能與此運(yùn)動準(zhǔn)確調(diào)諧地封閉底物。
圖5表示流體分配單元10或20另一種可能的結(jié)構(gòu)，它們包括第一、第二、第三和第四分叉點(diǎn)16并因而有24個(gè)亦即16個(gè)均勻地供應(yīng)流體的流體出口14。
按圖6的局部放大圖，圖1a的流體分配單元10的流體出口14，以及也包括其他實(shí)施形式中相應(yīng)的流體出口14，在其下端設(shè)計(jì)有橫截面增大區(qū)14q，其中置入通道27的端部27a。通道27的主桿27b按圖6通過流體出口24延伸，所以僅僅流體出口24的外部區(qū)24a供應(yīng)第二種流體。因此(在圖8中用箭頭P1表示的)第一種流體通過流體出口14具有通道27的內(nèi)部區(qū)24b向下導(dǎo)引，而第二種流體按箭頭P2與之同軸地在其外部導(dǎo)引。
圖7描述了一種可能性，說明通道27如何能通過流體分配單元下側(cè)22上的定心凸塊24q穩(wěn)定化。
與圖示的這些實(shí)施形式不同，也可以使用在一個(gè)平面內(nèi)的Y形分叉點(diǎn)16或26，或不處于一個(gè)平面內(nèi)的分叉點(diǎn)16、26。在這種情況下例如該流體流從上側(cè)11、21到下側(cè)12、22可在例如三個(gè)下游通道15、25內(nèi)進(jìn)行流通。
以此方式可將一單個(gè)的流體進(jìn)口分配到一定數(shù)量的流體出口，此數(shù)量由個(gè)二的冪和三的冪的乘積(例如2、3、4、6、8、9、12、16、18)構(gòu)成。
數(shù)字標(biāo)記一覽表10第一流體分配單元 11第一流體分配單元的上側(cè)12第一流體分配單元的下側(cè)13第一流體分配單元的流體進(jìn)口14第一流體分配單元的流體出口14q流體出口的橫截面擴(kuò)大區(qū)14z按圖4的實(shí)施形式中單獨(dú)的流體通道 15在第一流體分配單元中的通道15a第一通道 15b第二通道15c第三通道 15d第四通道15e第五通道 16在第一流體分配單元中的通道分叉點(diǎn)16a第一分叉點(diǎn) 16b第二分叉點(diǎn)16c第三分叉點(diǎn) 16d第四分叉點(diǎn)17第一流體分配單元中用于第二種流體的通 18第一流體分配單元中的連接孔道19第一流體分配單元中的定心孔20第二流體分配單元21第二流體分配單元的上側(cè)22第二流體分配單元的下側(cè)23第二流體分配單元的流體進(jìn)口23z在按圖4b的實(shí)施形式中附加的流體進(jìn)口24第二流體分配單元的流體出口24a流體出口的外部區(qū)24b流體出口的內(nèi)部區(qū) 24q按圖7的定心凸塊24z按圖4b的實(shí)施形式中附加的流體出口 25第二流體分配單元中的通道25a第一通道 25b第二通道25c第三通道 25d第四通道25e第五通道 25z在按圖4b的實(shí)施形式中附加的通道26在第二流體分配單元中的通道分叉點(diǎn) 26a第一分叉點(diǎn)26b第二分叉點(diǎn) 26c第三分叉點(diǎn)26d第四分叉點(diǎn) 27通道27a通道端部 27b通道的主桿28第二流體分配單元中的連接孔29第二流體分配單元中的定心孔30調(diào)溫器31調(diào)溫器上側(cè)32調(diào)溫器下側(cè)33調(diào)溫通道進(jìn)口34調(diào)溫通道出口 35調(diào)溫通道38調(diào)溫器中的連接孔 39調(diào)溫器中的定心孔A1流體分配單元的縱軸線 A2流體分配單元的橫軸線P1第一種流體運(yùn)動方向的箭頭 P2第二種流體運(yùn)動方向的箭頭
權(quán)利要求
1.將一流體流分成多個(gè)分流的流體分配單元(10、20)，包括至少一個(gè)用于供給的流體流的流體進(jìn)口(13、23)、多個(gè)用于分流的流體出口(14、24)以及多個(gè)連接流體進(jìn)口(13、23)與流體出口(14、24)的通道(15、25)，其特征為通道(15、25)分別在分叉點(diǎn)(16、26)對稱地分成下游通道(15b、15c、15d、15e；25b、25c、25d、25e)；以及，每個(gè)從流體進(jìn)口(13；23)到其中一個(gè)流體出口(14；24)的連接均有相同的通道(15、25)和相同的分叉點(diǎn)(16、26)。
2.按照權(quán)利要求1所述的流體分配單元，其特征為通道(15、25)和分叉點(diǎn)(16、26)處于一個(gè)平面內(nèi)，優(yōu)選地處于一個(gè)垂直于流體出口(14、24)流出方向的平面內(nèi)。
3.按照權(quán)利要求1或2所述的流體分配單元，其特征為流體分配單元(10、20)設(shè)計(jì)成板狀，優(yōu)選地用金屬制成；以及，通道(15；25)設(shè)計(jì)在一個(gè)或多個(gè)這種流體分配單元(10、20)中。
4.按照權(quán)利要求3所述的流體分配單元，其特征為通道(15、25)設(shè)計(jì)為在板狀流體分配單元(10、20)之一下側(cè)(12、22)或上側(cè)(11、21)內(nèi)的槽，并通過另一個(gè)相鄰的平板狀流體分配單元(20、10)或另一個(gè)板狀裝置(30)覆蓋。
5.按照前列諸權(quán)利要求之一所述的流體分配單元，其特征為每個(gè)通道(15a、15b、15c、15d；25a、25b、25c、25d)在一個(gè)分叉點(diǎn)(16、26)對稱地分叉成至少兩個(gè)下游通道(15b、15c、15d、15e；25b、25c、25d、25e)。
6.按照前列諸權(quán)利要求之一所述的流體分配單元，其特征為通道(15、25)在分叉點(diǎn)(16、26)直角地，優(yōu)選T形分叉。
7.按照前列諸權(quán)利要求之一所述的流體分配單元，其特征為通道(15、25)有直線分段或帶直角彎曲的直線分段。
8.按照前列諸權(quán)利要求之一所述的流體分配單元，其特征為流體出口(14；24)處于一條直線上。
9.按照前列諸權(quán)利要求之一所述的流體分配單元，其特征為沿通道(15、25)壓力梯度的變化小于±20％，或在分叉點(diǎn)(16a、16b、16c、16d、16e；26a、26b、26c、26d、26e)之間的通道(15b、15c、15d、15e；25b、25c、25d、25e)內(nèi)流動阻力的變化小于±20％。
10.包括多個(gè)平面地上下層疊的按照前列諸權(quán)利要求之一所述流體分配單元(10、20)用于獨(dú)立分配兩種或多種不同流體的流體分配裝置，其中，在流體分配單元(10、20)中分別分配其中一種流體，以及另外一種或多種流體不分配地通過與之分開的通道(17、27)導(dǎo)引。
11.按照權(quán)利要求10所述的流體分配裝置，其特征為用于第一種流體的流體出口(14)和用于第二種流體或其他一些流體的流體出口(24)彼此同心地排列。
12.按照權(quán)利要求10或11之一所述的流體分配裝置，其特征為在一個(gè)或多個(gè)流體分配單元(10、20)的下面設(shè)冷卻和/或加熱用的調(diào)溫器(30)。
13.按照權(quán)利要求12所述的流體分配裝置，其特征為調(diào)溫器(30)是板狀的；在調(diào)溫器(30)的下側(cè)(32)設(shè)一輻射線反射層，優(yōu)選一銀層。
14.按照權(quán)利要求12或13之一所述的流體分配裝置，其特征為流體分配單元(10、20)和調(diào)溫器(30)有對齊的連接孔(18；28；38)，用于安裝垂直延伸的連接螺釘。
15.按照權(quán)利要求10至14之一所述的流體分配裝置，其特征為不同流體的流體出口(14、24)優(yōu)選地沿一條直線交替并列。
16.按照權(quán)利要求10至15之一所述的流體分配裝置，其特征為它設(shè)計(jì)為CVD鍍層設(shè)備用的氣體的供給裝置；至少一個(gè)流體分配單元(10)規(guī)定用于至少一種必要時(shí)包括一種氣體載體的母體氣體；以及，至少一個(gè)流體分配單元(20)規(guī)定用于至少一種反應(yīng)氣體。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種將一個(gè)流體流分成多個(gè)分流的流體分配單元(10、20)，它包括至少一個(gè)用于供給的流體流的流體進(jìn)口(13、23)、多個(gè)用于分流的流體出口(14、24)以及多個(gè)連接流體進(jìn)口(13、23)與流體出口(14、24)的通道。這種單元的特征在于，通道(15、25)分別在分叉點(diǎn)(16、26)對稱地分成下游通道(15a、15b、15c、15d、15e；25a、25b、25c、25d、25e)；以及，每個(gè)從流體進(jìn)口(13；23)到其中一個(gè)流體出口(14；24)的連接均有相同的通道(15、25)和相同的分叉點(diǎn)(16、26)。一種用于獨(dú)立分配兩種或多種不同流體的流體分配裝置包括多個(gè)平面地上下層疊的這種流體分配單元(10、20)，其中，在這些流體分配單元(10、20)中分別分配其中一種流體，以及另外一種或多種流體不分配地通過與之分開的通道(17、27)導(dǎo)引。這種流體分配裝置可尤其設(shè)計(jì)為CVD鍍層設(shè)備用的氣體的供給裝置。在這種情況下至少一個(gè)流體分配單元(10)規(guī)定用于一種必要時(shí)包括一種氣體載體的母體氣體，以及至少另一個(gè)流體分配單元(20)規(guī)定用于一種反應(yīng)氣體。
文檔編號H01L21/205GK1535329SQ02803437
公開日2004年10月6日 申請日期2002年1月8日 優(yōu)先權(quán)日2001年1月9日
發(fā)明者奧利弗·施塔德爾, 于爾根·施密特, 烏爾里?！た藙跐? 施密特, 奧利弗 施塔德爾, 希 克勞澤 申請人:卡羅洛-威廉敏娜不倫瑞克工業(yè)大學(xué)